Amazonのタイムセールで2個1,500円で買いました。

お馴染みのソーラー人感センサーライトですが、今回は半ば分解目的での購入です。1個は分解し、1個は庭に設置しました。今回は分解した方のレポートです。
さらに好みの運用ができるように改造しました。
頻繁に人に反応して点灯するような所では充分暗くなってから点灯させた方が良いのでこの改造は参考になると思います。

(2021/06/11追記)最新式ソーラーライトで常夜灯モードが解除できる方法を紹介します。(文末)

61hckBaBoQL._AC_SS350_
【3つのスマートモード】能書き
センサーライトは周囲が暗い状態だと感知すると、検出範囲(高さ3メートル、角度120度)以内に動きが感知されると、3つの知能モードで自動点灯。使用前に、黒いボタンを押し、モードが調整可能。
動作検証
モード 1:夜間や暗い場所で自動的に点灯し、昼間や明るい場所では自動的に消灯する。動作OK
モード 2:夜に人が感知範囲の 3〜5m に入ると低輝度で点灯し、高輝度で 20〜25 秒は自動的に低輝度モードに切り替える。動作OK、低輝度と言えど結構明るいのでバッテリーが無くなり恐らく数時間後に消えるだろう。20時間点灯実験データーは頁末へ
モード 3:夜間や暗い場合、人の動きを感知すると自動的にライトがオンになり、人が感知範囲から出て 20-25 秒後消灯する。動作OK、動き続けると点灯している。

【防水機能】能書き
ソーラーライトはIP65防水機能を持ち、風雪でも耐えることができます。玄関、パーク、公園、庭、駐車場などの室外場所でも安心に使えます。
分解してみて、IP65だとは言えない。ケース裏蓋のゴムパッキン無し。集光レンズキャップに樹脂封じ無し。少し雨粒が当る所で何とか使える。
P_20181207_082810


【使用部品】能書き
リチウムイオン電池18650型 3.7 V / 1200 mAH
表示なし。リード線付きで重さ39gは概ね能書き通りだろう。
【日本語取扱説明書】
相変わらず変な日本語だが意味はわかる。

P_20181207_090151
使用基板:AY-HJ-SL03 REV.3.0 L/N 1834 20180823 太阳能人体感应模块 太陽光人感センサーモジュール
メインIC:AY10R05(中国製造)SOP8ピン

【電気特性】
曇り空の下で少しだけ充電。ソラーパネル電圧3.8-4.1V。バッテリ電圧3.8V。
P_20181207_090048

【動作電流】
供給電圧3.8V 点灯時/待機時mA
モード1:35/0.3
モード2:35/79/0.4
モード3:66/0.4

供給電圧2.8V以上で点灯時 5mA ほのかに点灯
供給電圧3.4V以上で点灯時54mA
供給電圧4.0V以上を超えると強点灯時80mAを超える


ソーラーパネルでリチウム電池を充電できる容量について
 条件:12月の曇り空(直接日光があたらない軒下)
 測定方法:基板と電池の間にテスターを入れて測ると2mA
      (直射日光下では40~50mAで充電した)
 充電量推定:2mAx7時間(8時~15時)=14mAh
P_20181208_103804

この14mAhで何回点灯可能か推定してみる
 待機時の消費電流は0.4mA、夜間17時間無点灯で0.4mAx17h=6.8mAh
 昼間は点灯しないモード3なので、
 翌日夜間のLED点灯に使える容量は、14-6.8=7.2mAh

夜間に10回点灯したとする
 1回の点灯で約25秒間LEDに80mA流れる。25秒間点灯が10回なので、250秒間=0.069時間点灯したことになる。消費した容量は、80mAx0.069h=5.5mAh
これは昼間の充電量7.2mAhより少ない。

逆に昼間充電出来た7.2mAhで夜間N回点灯できるとすると
 80mAhx25秒xN回÷3600=7.2mAh 従ってN=12.96

よって、昼間かなりの曇天でも夜間13回までの点灯であればリチウム電池の容量を回復できる、という結論になったが、実際はやってみないとわからない。

曇天時のソーラーパネルの発電電圧 約4V 直射日光下では無負荷で約6V以上になった。
P_20181207_115240

内蔵されたリチウムイオン電池公称1200mAhを満充電する
P_20181208_110601
 18650用TP4056充電モジュールの充電用抵抗を4.7KΩに変更して250mAで充電できるようにしてある。約4時間後の充電完了時4.14V、Hi点灯時96mAで4.04Vまでの低下がありました。

木陰での運用について
 1ヶ月運用しているが、僅かな充電電流でも発行回数が極めて少ないので、電池の減りが少ないため運用には特に支障が無い様子。 
(2019/01/05追記)2ヶ月後、ライトが点灯しなくなった。バッテリーが上がってしまい電圧は2.8V以下になっていた。冬場の木陰での設置では充分な充電が出来なかった。照らしたい場所が薄暗いところでは、時々本体を
直射日光にあてるか、ソーラーパネル部と点灯部が分離できるものに変更しなければいけない。

短所の克服
 モード3運用で、日が傾き始めると薄明りでも夜間モードに入ってしまう。これはソーラーの発電がストップし、AY10R05というICの4番ピンの電圧が低下するためであると判明した。概ね0.5V以下になると夜間モードに入るようだ。
P_20190103_123924
 4番ピンにはソーラーパネルからの電圧が100KΩ(01D)を通して入っていた。
この抵抗を取り去ると、常時夜間モードになって点灯するので、ここにバッテリー電圧をCDSと1MΩの抵抗で分割して入力したら、夜間モードに入る明るさを変えられるのではないかと思い実験してみた。

P_20190103_101611
 回路図のようにパーツを仮接続
 1MとCDS3528(0~約2MΩ)を回路図のように4番ピンとバッテリーB+間に入れる。CDSに黒い袋を被せると、ピン4の電圧は0.5Vから0.0数Vに低下し、夜間モード入った。
P_20190103_105216
 CDSをPIR人感センサー付近に取り付けると、LEDが明滅を繰り返した。これは暗くなりLEDが点灯した途端にCDSの抵抗が減り夜間モードが解除され消灯する。消灯すると直ぐに夜間モードに入り点灯するためだ。これを防ぐためにはCDSをLEDの光りから出来るだけ遠ざけて設置することがポイントである。そこで、
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 パネル上部に3mmの穴を開けCDS設置
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 ソーラーパネル上部に穴を開けてCDSを設置すると、LEDからの光りを直接感知しないので点滅は収まった。穴の防水処理の必要あり。
P_20190103_123101
 100kΩと1MΩの抵抗は基板表に曲げて入れている。

 改造後、CDSに黒い袋を被せると夜間モードに入り、人が近づくとLEDが約25秒間点灯するようになった。部屋が充分暗くなるまで夜間モードに入らないことも確かめた。実際に庭に設置する時は防水処理を充分に施さないといけない。


モード2での20時間点灯実験データ
 モード2では暗くなると弱点灯(40mA)で人を感知して強点灯(80mA)する。強制的に弱点灯させて満充電したバッテリーが何時間持つか実験した。結果20時間以上連続点灯させることが出来た。

時間経過h 弱点灯電圧V   25秒間強点灯時電圧V
0 4.14 4.01
3 4.01 4.10
4.5 3.99 3.95
7 3.96 3.91
16.7 3.83 3.78
18.5 3.80 3.76
20 3.78 3.73

約40mAx20h=800mAを消費しても未だ連続点灯させることが出来たので、この18650バッテリーの容量はこれ以上あることがわかる。実際に連続20時間連続点灯させることはないので、日中直射日光で充分充電できれば、モード2での運用も可能かも知れない。




【メインICについて】
AY10R05のデーターシートを探すと、AY10W02 低功耗PIR信號數字式處理芯片 低消費電力PIRデジタル信号処理ICチップ があった。ピン配置がわずかに違うようだが動作はたぶん同じだろう。

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TB2vxK7a7fb_uJkSne1XXbE4XXa_!!585085942
TB240b3fv6H8KJjy0FjXXaXepXa_!!585085942
TB2YV_WfsnI8KJjSsziXXb8QpXa_!!585085942
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TB2NZTwfBfH8KJjy1XbXXbLdXXa_!!585085942


(翻訳ほぼ終了)

中文簡体字
1 VDD 芯片电源正极
2 PIR 传感器信号输入
3 CDS 信号输入引脚
 低于1.0V时 IC 不工作(白天),高于1.0V时 IC 工作(夜晩)。两
 vv要改変触发临界値所対应的环境亮度,只需调整相应的
 电阻阻值大小即可。阻值越小,临界値所対应的环境亮度
 値越大。
4 TDS 定时控制输入引脚。用于调整控制信号输出延时时间。有两种调节方式。分档调节和无极调节,请参照应用电路一和应用电路二。
5 SENS 感应灵敏度调节引脚。
根据电圧调节灵敏度, 0% VDD 为最钝, 100% VDD 为最灵敏。
常用灵敏度选择 65%-90% VDD。
(4% VDD以下进入快速测试模式, 此时灵敏度固定,控制信号输出延时时间自动设置为1秒,  光敏功能关闭。)
6 OUT 控制信号输出端。
无信号为低电平, 检测到人体信号时, 输出高电平。
毎次上电先输出高电平, 约15秒后传感器穏定, 此时输出定电平后进入正常检测状态。
7 TMS 时间调节模式选择,
悬空为分档调节(参照应用电路一)
接地为无极调节(参照应用电路二)
8 VSS 芯片电源负极


中文繁体字
1 VDD 芯片電源正極
2 PIR 傳感器信號輸入
3 CDS 信號輸入引腳
 低於1.0V時 IC 不工作(白天),高於1.0V時 IC 工作(夜晩)。
 vv要改変觸發臨界値所対應的環境亮度,只需調整相應的
 電阻阻值大小即可。阻值越小,臨界値所対應的環境亮度
 値越大。
4 TCI 定時控制輸入引腳。用於調整控制信號輸出延時時間。有兩種調節方式。分檔調節和無極調節,請參照應用電路一和應用電路二。
5 SENS 感應靈敏度調節引腳。根據電圧調節靈敏度,4% VDD 為最鈍, 100% VDD 為最靈敏。常用靈敏度選擇 65%-90% VDD。
4% VDD以下進入快速測試模式, 此時靈敏度固定,控制信號輸出延時時間自動設置為1秒, 光敏功能關閉。
6 OUT 控制信號輸出端。
無信號為低電平, 檢測到人體信號時, 輸出高電平。
毎次上電先輸出高電平, 約15秒後傳感器穏定, 此時輸出定電平後進入正常檢測狀態。
7 TMS 時間調節模式選擇,
懸空為分檔調節(參照應用電路一)
接地為無極調節(參照應用電路二)
8 VSS 芯片電源負極


日本語
1 VDD+チップ電源の正
2 PIR センサ信号入力
3 CDS 信号入力端子
 電圧が1.0Vより低いとICが動作しない(昼間)、1.0Vより高いとICが動作する(夜間)。
 vvトリガーになるしきい値を周囲の明るさに応じて変更する必要あり、単に対応する抵抗値を調整するだけです。(意訳:ボリウムを回して調整)抵抗を小さくすると周囲の明るさが大きくなる。(意訳:反応する明るさのしきい値が大きくなる。明るくても反応する)
4 TDS 遅延時間制御入力端子。 制御信号の出力遅延時間を調整する。 調整する方法は2つある。 分割調整と無段階調整については、応用回路1と応用回路2を参照のこと。
5 SENS センサー感度調整端子。電圧によるセンサー感度調整、VDD0%で最低、VDD100%で最高。通常はVDDを65%-90%に選択。
6 OUT 制御信号出力端子。
無信号時はLOWレベルを、人感センサー反応時はHIレベルを出力。
電源が入るとHIレベルが出力され、約15秒後にセンサーが安定してからLOWレベルが出力され、その後正常な検知状態になる。
7 TMS 時間調節モードの選択
オープンで分割調整(応用回路1参照)
グランドで無段階調整(応用回路2参照)
1 VDD-チップ電源の負


(メモ)
このAY10R05のCDS入力は4番ピンのようだ。
 電圧が0.41より高いと昼間モードになり、0.18Vより低くなると夜間モードになった。下図にCDS3506とあるが、実際はCDS3528を使っています。
P_20190114_175440


(2020/10/17追記)リチウムイオン電池の寿命について
 電池特性は、定格電圧3.7V、満充電状態で約4.2V、終止電圧で2.8V充電のサイクル回数は500回程度である。500回の充電サイクル回数を繰り返した時点で、電池容量が60%程度まで減少するとされている。
 この特性によれば、365日充電と放電を繰り返すセンサーライトは、約1年半で容量が60%程度になり、冬の日照時間が短く夜が長いと充電不足になりそう。寿命は持って約2年というところだろう。容量偽装した重さの軽いバッテリーならなおさら。
 よって点灯しなくなる原因は基板故障よりバッテリー劣化の方が確率は高い。その際は内蔵のバッテリーを他の物に交換すれば良い。




(2021/06/11追記)最新式ソーラーライトで常夜灯モードが解除できる方法
 最新式のソーラー人感センサーライトについて、コメント欄に常夜灯モードで点灯させない方法を知りたいとのもっくんさんのコメントがありました。
 対象のセンサーライトの中にSW03-BSというICが制御しているとのことでしたので、回路図と中国語の解説を翻訳しながら、もっくんさんと二人で情報交換しながら、常夜灯モードを人感センサーが感知したときだけ点灯させるように出来ました。
(結論)U1=SW03-BSのピン4OPTの近くにあるR6=10KΩ抵抗を外す。これで常夜灯モードが解除されます。



SW03-BSについて
6SW03BS

感应控制芯片
SW03BS:センサー制御チップSW03BS

・SW03BS
 是一个 CMOS 工艺集成的 PIR(Passive Infra-Red)控制器芯片,功耗低。其内部构架 采用模拟及数字混合电路的 Mixed-mode 方式设计,各种情况下使用皆十分稳定。

(訳)SW03BS は、低消費電力の CMOS プロセス統合 PIR (Passive Infra-Red)制御チップです。 その内部構造は、アナログとデジタルの混合モード設計を採用しており、さまざまな状況下で非常に安定して使用できます。

・SW03BS采用第三代 PIR 人体热释红外线探测技术方案,内置高精度算法单元,可自调整适应 当前环境,滤除环境干扰,有效提取人体信号,最远感应距离达十几米。实际应用电路相当简单,研发、生产无需调试,大幅降低生产成本、节省空间。

(訳)SW03BS は、第3世代PIR人体熱赤外線検出技術ソリューションを採用し、現在の環境に自己調整し、環境干渉を除去し、人体信号を効果的に抽出することができる組み込みの高精度アルゴリズム ユニットを採用しています。最大感知距離は10m以上。 実際の応用回路は非常にシンプルで、研究開発と生産のためにデバッグが不要で、生産コストを大幅に削減し、スペースを節約します。


锂电保护芯片:リチウム電池保護チップ
・锂电池保护芯片可以实现硬件的过充过放过流的保护功能。现在市场上常用的用两种,一种是DW01,一种是DW03。DW03实际就是内部集成了一个DW01和一个8205MOS管,两种各有优劣势,小功率的产品用DW03较好,大功率的话用DW01比较方便,可以并多一个MOS管增加工作电流。

(訳)リチウム電池保護チップは、ハードウェアの過充電、過放電、過電流保護機能を実現できます。 現在市場で一般的に使用されている 2 種類があり、1つは DW01、もう1つはDW03です。 DW03は実際には内部にDW01と8205のMOSチューブ(注)を統合しています。どちらにも一長一短があり、低出力の製品にはDW03の方が良く、高出力の製品にはDW01の方が使い勝手が良いです。MOSチューブを追加することで動作電流を向上させることができます。
(注)8205A MOS Tube For Lithium Battery Protection Board (保護回路基板)


SW03BS応用回路
6SW03BS_circuit
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SW03BS电路特别说明:回路の特別説明
・晚上内置过放电压为 2.6V,经过一次白天过放解除。
(訳)夜間の内蔵過放電電圧は2.6Vで、1日経過すると過放電が解除されます。(やや意味不明)

・兼容外置锂电保护与不带锂电保护功能。
(訳)外部リチウム電池保護と互換性がある。リチウム電池には保護回路なし。

・当使用外置锂电保护时,位号R5/OR电阻不接。
(訳)外部リチウム電池保護を使用する場合、ビット番号 R5/OR 抵抗は接続しません。

・当不使用锂电保护时位号R5/0R要接,U2/DW03S,R4/330R,C5/100nF不接           
(訳)リチウム電池保護を使用しない場合は、ビット番号R5 / 0Rを接続し、U2 / DW03S、R4 / 330R、C5 / 100nFを接続しません。

・当不需要按键功能时,按键S1可以不接,工作模式由OPT脚决定。
(訳)ボタン機能が必要ない場合は、ボタン S1 を接続しないでおくことができ、動作モードは OPT ピンによって決定されます。(これは有用な情報)

・以上电压参数会受外围器件精度的影响而会有所偏差。
(訳)上記の電圧パラメータは、周辺機器の精度の影響を受け変動します。


0011
 もっくんさんから提供のあった基板の表側 人感センサーと電源/モード切替スイッチ 明暗センサーCDSは見当たらない
0001
 もっくんさんから提供のあった基板の裏側
20210603_182620
 写真を基に実体配線図のようなものを書いた。正確ではない。
 (クリックで拡大)
6SW03BS_circuit

 SW03BSのデータシートにある推奨回路(再掲)


(参考資料)SW03B-V1のデータシート(SW03-BSではない)